孟春芬,陳遠(yuǎn)學(xué)

(1.水城縣農(nóng)業(yè)局, 貴州 水城 553500；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院, 四川 成都 610106)

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玉米不同種植模式下土壤表層溫濕度變化研究

孟春芬1,陳遠(yuǎn)學(xué)2*

(1.水城縣農(nóng)業(yè)局, 貴州 水城 553500；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院, 四川 成都 610106)

采用田間試驗，研究了玉米不同覆膜方式(平作不蓋膜、平作膜側(cè)、平作全膜、壟作膜側(cè)、壟作全膜、壟作全膜溝栽)對土壤水分、溫度的影響。結(jié)果表明：從移苗到第1次測定，土壤水分含量為：壟作膜側(cè)>壟作全膜溝栽>平作全膜>壟作全膜>平作膜側(cè)>平作不蓋膜，到第2次測定時土壤水分含量變化為：壟作全膜>壟作膜側(cè)>壟作全膜溝栽>平作膜側(cè)>平作不蓋膜>平作膜側(cè)，從第3次測定土壤水分含量開始，結(jié)果差異都不大，到最后一次測定時，土壤水分含量基本一致；在溫度方面，在8：00時溫度最高的為平作全膜，在14：00和18：00時平作膜側(cè)溫度最高，平作不蓋膜在8：00、14:00和18:00時溫度均最低。

玉米；覆膜方式；土壤水分；土壤溫度

玉米覆膜種植是干旱區(qū)玉米栽培的主要種植方式，玉米覆膜種植方式在我國推廣已有20多年的歷史，為糧食生產(chǎn)帶來了顯著的效益[1]，地膜覆蓋主要是改善植物生長的環(huán)境條件，改善土壤耕作層的條件[2]，尤其是土壤溫度和水分等小氣候條件，從而為玉米生長提供一個良好的環(huán)境[3、4]。地膜覆蓋在春季可使5-10cm土層地溫提高2～4℃[5]，對植物根系的生長發(fā)育尤為重要，玉米根系生長的最適宜溫度為20～28℃，過高過低根系生長均受到影響，當(dāng)?shù)販亟档?.5℃ 時，根系生長停止，超過35℃則生長速度變緩[6]。不同覆膜方式對玉米田間土壤水分含量、溫度變化、玉米物候期、主要經(jīng)濟(jì)性狀和產(chǎn)量的影響不同[7]，也會影響到葉綠素的含量，因此影響玉米的產(chǎn)量，覆膜玉米葉綠素含量較高，光合速率也較高，使養(yǎng)分有效性和水分利用效率提高[8]。試驗研究了不同方式覆膜處理下玉米膜內(nèi)及膜外栽培土壤表層水分、溫度的變化，為不同地方玉米生產(chǎn)中出現(xiàn)的栽培模式的選擇提供數(shù)據(jù)和理論的支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試土壤

試驗土壤屬紫色大土，養(yǎng)分含量為有機質(zhì)含量34.59g/kg，全氮含量0.916g/kg，堿解氮111.65mg/kg，有效磷36.28mg/kg，速效鉀222.2mg/kg。土壤pH為7.1。

1.1.2 供試品種

供試玉米為耐密抗性品種川單418。

1.1.3 其它材料

作底肥使用的13-5-7復(fù)合肥和有機肥, 作追肥使用的氮肥以及1mm厚的不可降解塑料薄膜。

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)6個處理，以平作不蓋膜為對照(處理1)，然后在平作的基礎(chǔ)上蓋膜，玉米膜側(cè)平地栽(處理2)和膜上平地栽(處理3)，再起壟蓋膜分別膜側(cè)平地栽(處理4)、膜上平地栽(處理5)和膜上溝栽(處理6)。各處理設(shè)計詳見表1。重復(fù)3次，共18個小區(qū)，田間隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積為4×4.5=18m2。

表1 試驗處理設(shè)計Table 1 Cultivation methods in test

1.3 試驗實施

栽培上以玉米/大豆間作體系為栽培模式，玉米密度為4000株/667m2。肥料用量為：濕豬糞2222kg/667m2，N 15kg/667m2、P2O55kg/667m2、K2O 7kg/667m2。每小區(qū)內(nèi)有兩個玉米帶幅，玉米帶幅寬窄行，窄行寬為0.6m，寬行寬為1.4m，窩距為16.7cm，單窩單株。5月1日育苗，5月10日移苗，11日上午澆水，13日下午補苗，21日下午追肥，8月28日收獲。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 土壤水分測定

土壤表層水分含量在玉米生育期間測定，采樣方法為混合取樣法，采樣工具為土鉆，采樣深度為0～15cm，土壤水分含量用烘干法[9]測定。

1.4.2 土壤溫度測定

將溫度計斜埋于玉米植株間的土壤表層10 cm深處，定時讀數(shù)(3d讀1次)，讀數(shù)時間為每天的8：00、14：00、16：00。

1.5 數(shù)據(jù)處理

土壤水分含量表達(dá)式：水%=(w2-w3)/(w3-w1)＊100%

式中w1表示烘干鋁盒重；w2表示烘干鋁盒重+土壤樣品重；w3表示鋁盒重+烘干土重；w2-w3表示土壤樣品中含水質(zhì)量； w3-w1表示土壤樣品烘干后質(zhì)量。

所有數(shù)據(jù)用Office軟件進(jìn)行計算整理后用DPS軟件進(jìn)行方差的分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植模式下田間表層(0～15cm)土壤含水量變化

從圖1可以看出平作不蓋膜即對照實驗的水分變化為從增—減，其余處理的變化均為先減—增—減的趨勢。從5月10日移苗到6月1日第一次測定水分含量，測定結(jié)果為：壟作全膜>壟作全膜溝栽>平作全膜>壟作膜側(cè)>平作膜膜>平作不蓋膜。從第1次水分含量的測定到第2次的測定，除了處理1即對照其余處理表層土壤含水量都有下降，這主要由以下原因造成：該時期處于玉米苗期，苗期玉米扎根過程中需要大量的水分，并且苗期玉米根系大部分分布在田間土壤0～20cm的表層，需要表層土壤來提供大量的水分，而在這個時期內(nèi)有降雨出現(xiàn)，對照由于沒有地膜的覆蓋可以吸收雨水，其余處理有膜的覆蓋不能直接吸收降雨。這段時期土壤表層含水量表現(xiàn)為：壟作全膜>壟作膜側(cè)>壟作全膜溝栽>平作全膜 >平作不蓋膜>平作膜側(cè)。這一結(jié)果表明地膜覆蓋與否以及不同覆膜方式和種植方式下，土壤表層的含水量具有一定的差異性。

從第2次水分含量的測定到第3次水分含量的測定期間，土壤表層含水量都有所增加，這主要是這期間出現(xiàn)較多降水所致。從第3次水分含量的測定到地五次也就是最后一次測定期間，土壤表層水分含量都出現(xiàn)下降的趨勢，在第四次測定時出現(xiàn)了膜上栽培處理土壤表層含水量低于膜側(cè)栽培和對照，這主要是由于降雨，地膜覆蓋阻止了膜內(nèi)水分向大氣散失的同時也阻止了降水向膜內(nèi)的滲透，即使少量的降雨也能夠加大土壤表層含水量的變化。到最后一次測定水分含量時，6個處理間土壤水分含量基本在同一水平，處理間水分含量的差異處于最小，因為隨著玉米的生長，玉米葉加上與其間種的大豆葉覆蓋了大部分土表，減少了太陽光對土表的照射，還有一部分原因是由于雅安這個地方的自然條件所決定的。

通過LSD法計算比較，在上圖的水分測定數(shù)值中，只有在第1次測量中平作不蓋膜即對照之間與其他處理間出現(xiàn)了極顯著的差異，其他處理之間水分含量沒有極顯著差異。第三次測定是壟作膜側(cè)(處理4)和壟作全膜溝栽(處理6)與平作全膜(處理2)之間出現(xiàn)顯著差異水平。

圖1 不同種植模式下土壤水分含量Fig.1 Soil moisture under different growing patterns

2.2 不同種植模式下田間土壤表層(10cm)溫度的變化

2.2.1 不同種植模式下不同時間土壤表層(10cm)溫度變化

從圖2得出不同處理下玉米田間土壤表層溫度的變化趨勢是一致的，均為從8：00到18：00均呈上升趨勢，溫度在8:00時最低，在18：00時達(dá)到最高，溫度值在14：00時的排列次序與在18：00時的排列次序除了壟作全膜(處理5)之外均相同，即在14：00時的排列為：平作膜側(cè)>壟作全膜>平作全膜>壟作膜側(cè)>壟作全膜溝栽>平作不蓋膜，18：00時為：平作膜側(cè)>平作全膜>壟作全膜>壟作膜側(cè)>壟作全膜溝栽>平作不蓋膜，只是在8：00到14：00這段時間內(nèi)上升幅度大而在14：00到18：00期間溫度上升幅度有所減小。這是因為夜間氣溫下降，土壤溫度也在下降，到8：00時土壤剛經(jīng)過了一夜的降溫，而后隨著太陽的升起，太陽光直接照射在地面上，土壤吸收太陽輻射能，隨著土壤對太陽輻射的吸收土表溫度逐漸上升，在8：00到14：00期間，太陽輻射是逐漸加強的，所以在這個期間溫度上升快，而在14：00到18：00間，太陽輻射逐漸減弱，地表吸收的能量在降低，所以溫度上升速度在減緩，但由于地表還在吸收熱量，所以土壤表面溫度還是呈現(xiàn)上升的趨勢。

方差分析結(jié)果表明，不同種植模式下，土壤表層溫度在8：00、14：00、18：00時與對照相比差異除了在18：00時壟作膜側(cè)和壟作全膜溝栽(處理4和6)未達(dá)到顯著水平，其余均達(dá)到極顯著，各處理間的差異也有達(dá)到顯著甚至極顯著水平的。在8：00時，平作不蓋膜(處理1)即對照與其余處理的差異均達(dá)極顯著，只是平作全膜(處理3)、壟作膜側(cè)(處理4)、壟作全膜(處理5)、壟作全膜溝栽(處理6)間的差異未達(dá)到顯著水平，原因是玉米覆膜以后，晴天太陽光透過地膜，使地表溫度升高，由于地膜的阻隔作用，減少了膜內(nèi)外平行與垂直熱對流對土壤熱量的消耗，同時覆膜以后膜內(nèi)凝聚了一層細(xì)小的水珠，減少了汽化熱的散失，提高了土壤熱容量，使膜內(nèi)土壤溫度在較長時間內(nèi)保持穩(wěn)定，從而土壤溫度提高，而個處理間的差異之所以未達(dá)到顯著水平，也是由于它們都是覆膜處理，均有保溫作用的出現(xiàn)。同理，在14：00和18：00時各處理與對照相比溫度也出現(xiàn)極顯著差異。

圖2 不同種植模式下不同時間土壤表層(10cm)溫度變化Fig.2 The changes of the soil temperature in different stage of maize under different growth patterns

2.2.2 不同種植模式下土壤表層(10cm)平均溫度變化

不同種植模式下土壤表層(10cm)的平均溫度變化表現(xiàn)為覆膜栽培明顯高于對照不蓋膜(圖3)，達(dá)到極顯著水平，主要是因為地膜的保溫作用，一方面地膜可以減少地表熱量的散失，另一方面地膜還能提高土壤的熱容量，從而提高土壤表層溫度。土壤表層平均溫度高低表現(xiàn)為：平作膜側(cè)﹥平作全膜﹥壟作全膜﹥壟作膜側(cè)﹥壟作全膜溝栽﹥平作不蓋膜，出現(xiàn)了全膜種植的溫度低于膜側(cè)種植，這應(yīng)該是因為都為覆膜種植，有地膜的保溫作用和雅安特殊的地理環(huán)境和自然環(huán)境。方差分析結(jié)果表明，平作不蓋膜的平均溫度與其它處理的差異達(dá)到極顯著水平，平作膜側(cè)、平作全膜、壟作全膜間以及壟作膜側(cè)和壟作全膜溝栽的差異沒達(dá)到顯著水平。

圖3 不同種植模式下土壤表層(10cm)平均溫度變化Fig.3 The changing of the soil average temperature under different growing patterns

3 討論

不同種植模式下玉米田表層(0～15cm)土壤含水量的變化除對照外總體趨于一致，但在不同時間段內(nèi)又表現(xiàn)出一定的差異性。從實驗結(jié)果來看，玉米植株間土壤表層含水量在玉米生長期內(nèi)出現(xiàn)了劇烈的變化，可能是因為玉米植株及根系可以通過自身作用來調(diào)節(jié)土壤表層水分的再分配來滿足玉米生長發(fā)育的基本需求，也可能是由于地膜阻止了土壤水分的垂直蒸發(fā)，促使水分縱向移動，但是在玉米生長到一定高度時，各處理玉米田表層土壤含水量基本相同，這是由于玉米植株基本能夠覆蓋土表，減少太陽的直射還是試驗田所在地特殊的自然氣候環(huán)境所致，還需進(jìn)一步的研究探討。

不同種植模式下玉米田表層(10cm)土壤溫度的變化總體也是趨于一致的。各處理在不同時間溫度均高于對照(平作，不蓋膜)，這是因為玉米覆膜以后，由于地膜的阻隔作用，可以減少膜內(nèi)熱量的消耗，同時還可以通過在膜內(nèi)凝聚一層細(xì)小的水珠來提高土壤熱容量，使膜內(nèi)溫度可以較長時間保持穩(wěn)定，從而提高土壤溫度，不同處理下土壤表層的平均溫度出現(xiàn)了膜側(cè)栽培高于膜上栽培，這可能與試驗地區(qū)的自然地理因素有關(guān)，具體原因還需要進(jìn)一步研究探討。

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Effect of Different Growth Pattern on Soil Moisture,Temperature in Corn

MENG Chun-fen1, CHEN Yuan-xue2*

(1.ShuichengBureauofAgriculture,Shuicheng,Guizhou553500,China; 2.CollegeofResourcesandEnvironment,SichuanAgricultureUniversity,Chengdu,Sichuan610106,China)

The experiment studied the changes of soil moisture content , soil temperature in maize field under six treats: non-mulching under flat cultivation, film mulching under flat cultivation at both side, all film mulching under flat cultivation, all film under ridge cultivation at both side, all film under ridge cultivation, all film under channel ridge cultivation.It indicates that from transplant seedlings to the first determination of soil moisture content shows: all film mulching under ridge cultivation at both side>all film mulchingunder channel ridge cultivation>all film mulching under flat cultivation>all film mulching under ridge cultivation>film mulching under flat cultivation at both side>non-mulching under flat cultivation, from the first determination to the second determination, the soil moisture contents shows:all film mulching under ridge cultivation>film mulching under ridge cultivation at both side>all film mulching under channel ridge cultivation>film mulching under flat cultivation at both side>non-mulching under flat cultivation>film mulching under flat cultivation at both side, after the third determination including the third determination,different treat’s top layer soil moisture contents in the same level; In temperature, the temperature reaching the highest at 8:00 is the all film mulching under flat cultivation , and the temperature reaching the highest at 14:00 and 18:00 is film mulching under flat cultivation at both side, temperature of non-mulching under flat cultivation is the lowest at anytime

maize; film mulching; soil moisture; soil temperature

2016-06-25

孟春芬(1986-)，女，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。

陳遠(yuǎn)學(xué)(1973-)，男，博士，主要從事植物礦質(zhì)營養(yǎng)、玉米高產(chǎn)栽培及培育等方面的研究和農(nóng)業(yè)水土資源利用研究。